【導(dǎo)讀】隨著ChatGPT的火爆,AI技術(shù)再次引發(fā)人們的關(guān)注。數(shù)據(jù)顯示,現(xiàn)在與AI相關(guān)的芯片占比約為20%,而到2030年這一占比將會上升至70%。這意味著,未來不管做什么芯片,多少都和AI有關(guān)系。
隨著ChatGPT的火爆,AI技術(shù)再次引發(fā)人們的關(guān)注。數(shù)據(jù)顯示,現(xiàn)在與AI相關(guān)的芯片占比約為20%,而到2030年這一占比將會上升至70%。這意味著,未來不管做什么芯片,多少都和AI有關(guān)系。
與AI相伴而來的,是巨大的算力需求?,F(xiàn)如今,半導(dǎo)體工藝制程發(fā)展已進入后摩爾定律階段,芯片資源密度和數(shù)字邏輯時鐘頻率的提升幅度逐代次衰減,導(dǎo)致芯片設(shè)計廠商只能通過增加芯片面積以提升集成度,不斷挑戰(zhàn)光罩極限。
Chiplet(芯粒,或小芯片)因其具有提升良率、突破光罩極限、芯片架構(gòu)靈活、芯片組件技術(shù)供應(yīng)貨架化等優(yōu)異特點,受到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛重視。它是一種把傳統(tǒng)單芯片設(shè)計方案改為基于多個芯粒進行設(shè)計,并利用先進封裝工藝進行集成的芯片設(shè)計方法。Chiplet一詞既指一種特定技術(shù),芯片設(shè)計方法、芯片設(shè)計架構(gòu),也可指組成最終芯片的“芯粒”組件,有時還被用來指代整個與Chiplet技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)群體。
國內(nèi)也掀起過Chiplet的熱潮,不過到現(xiàn)在,Chiplet芯片主要以企業(yè)內(nèi)部定制為主,沒有形成開放的生態(tài)。芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民在ICCAD 2023上表示,開放式的Chiplet率先落地的應(yīng)用場景,會是AIGC和智慧駕駛。
用Chiplet重塑AIGC和智慧駕駛行業(yè)
Chiplet在這兩年出現(xiàn)頻率極高,但從其本身而言,它在產(chǎn)業(yè)界并非新東西,而是已經(jīng)存在十多年。Chiplet能夠在一定程度上緩解性能功耗間的矛盾,目前還存在兩種較為極端的認知:一種認為Chiplet無所不能,能夠?qū)崿F(xiàn)中國集成電路突圍,另一種則認為Chiplet只是一種封裝技術(shù),不必把它看太重。
但事實上,任何一門工藝本質(zhì)上都是一把錘子,怎么使用,何時使用都要看具體針對哪些場景和問題。對現(xiàn)在這個時間點來說,AIGC和自動駕駛對于算力的需求增長最為迅速,所以Chiplet技術(shù)應(yīng)用在這兩個場景的增長動力明顯增強。
戴偉民表示,國內(nèi)近年來掀起百模大戰(zhàn),實際上AI大模型數(shù)量最終會大幅收斂,因為它的電能消耗非常大而功能較為雷同,未來會在通用大模型中間進行微調(diào),形成垂直領(lǐng)域大模型(垂域),比如醫(yī)療、政務(wù)等,形象來講,AI相關(guān)的應(yīng)用是樹葉,通用大模型就是樹干,垂域大模型就是樹枝,而樹根就是算力。
以iPhone 4為代表的智能手機開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)“牛市”,那么下一輪“牛市”在哪里?戴偉民認為,以ChatGPT為代表的大模型正引領(lǐng)大算力硬件的“牛市”,利用Chiplet技術(shù)的AI芯片是具性價比和能耗優(yōu)勢的解決方案,將能夠應(yīng)對大模型訓(xùn)練和推理不斷增長的市場。
實際上,芯原早在6年前就已經(jīng)與谷歌就AI的前沿應(yīng)用展開合作,彼時業(yè)界對AI大模型這一概念還不熟知,也就是說,芯原早先于浪潮之前,就已開始布局相關(guān)技術(shù)。
智慧駕駛是Chiplet另一個重要市場。一方面,汽車架構(gòu)正在逐漸從分散式轉(zhuǎn)變?yōu)榘垂δ芑蛭恢媒M合的域控結(jié)構(gòu),另一方面,預(yù)計車廠將大幅增加算力,以探索更靈活的方式,將大型芯片中不同功能分割或混搭。
而Chiplet在汽車芯片中快速應(yīng)用的主要驅(qū)動力包括三點。一是通過增加特定Chiplet來升級汽車芯片,可以大幅簡化汽車芯片迭代時的設(shè)計工作和車規(guī)流程;二是幾顆Chiplet同時失效的概率遠遠小于一顆汽車芯片失效的概率,因此也增加了汽車芯片的可靠性;三是Chiplet架構(gòu)支持將高安全等級的相關(guān)功能放在一顆Die內(nèi),娛樂交互相關(guān)功能集成于另一顆Die,實現(xiàn)不同安全等級的子系統(tǒng)之間的有效隔離,從而有效提升汽車的安全性。
戴偉民表示,芯原在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域深耕多年,從智慧座艙到自動駕駛技術(shù)均有布局。
助力中國領(lǐng)先落地Chiplet
“芯原成立于2001年,并于2020年成功在上海證券交易所科創(chuàng)板掛牌上市,19年磨一劍。”戴偉民如是說。那么芯原在Chiplet技術(shù)方面進展如何?
芯原擁有豐富的處理器IP,其中包括已廣泛部署在各個高端及主流汽車中的GPU IP及其衍生發(fā)展而來的GPGPU,已在全球68家企業(yè)的120余款人工智能芯片中獲得采用的NPU IP及已被全球前20大云平臺解決方案提供商中的12家所采用的VPU IP等。芯原也已經(jīng)布局了Chiplet接口IP和先進封裝技術(shù)。
“IP芯片化,IP as a Chiplet”和”芯片平臺化,Chiplet as a Platform”是芯原結(jié)合技術(shù)和市場特點,實現(xiàn)Chiplet產(chǎn)業(yè)化的重要手段。目前芯原已經(jīng)基于Chiplet架構(gòu)推出了高端應(yīng)用處理器芯片平臺,并有序進行迭代工作。芯原的客戶也基于其多個IP,推出了面向數(shù)據(jù)中心和自動駕駛的采用Chiplet架構(gòu)的芯片產(chǎn)品。
在AI應(yīng)用方面,除了NPU、GPGPU、高性能GPU的儲備外,芯原還將自有的處理器IP進行原生耦合,形成了AI-GPU、AI-VPU、AI-ISP等子系統(tǒng),給AI設(shè)備帶來了顛覆性的技術(shù)升級,將有力促進AIGC的快速發(fā)展。
在汽車方面,芯原擁有獲ISO 26262功能安全認證的處理器IP和車規(guī)級接口IP,可為客戶提供完整的車規(guī)級芯片設(shè)計與量產(chǎn)服務(wù)。比如,芯原的ISP IP同時獲得了汽車功能安全及工業(yè)功能安全認證,其芯片設(shè)計流程也獲得汽車功能安全管理體系認證。芯原的GPU IP和NPU IP已經(jīng)在汽車上獲得了廣泛的應(yīng)用,包括信息娛樂系統(tǒng)、儀表盤、車身環(huán)視、駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、ADAS、自動駕駛汽車等。此外,芯原已經(jīng)幫助客戶設(shè)計了多顆基于先進工藝的高性能自動駕駛芯片,并成功幫助客戶設(shè)計和量產(chǎn)了多顆車規(guī)級MCU芯片。
Chiplet給產(chǎn)業(yè)帶來四個顯著的變化:IP芯片化、集成異構(gòu)化、集成異質(zhì)化和I/O增量化。其中,最為關(guān)鍵的是,統(tǒng)一的接口標準對于Chiplet產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展至關(guān)重要。UCIe是一個很有影響力的國際開放標準。我們應(yīng)該擁抱這種能極大整合業(yè)內(nèi)資源的開放標準。芯原是大陸首批加入該組織的企業(yè)。
“芯原擁有豐富的處理器IP核,以及領(lǐng)先的芯片設(shè)計能力,加上我們與全球主流的封裝測試廠商、芯片制造廠商都建立了長久的合作關(guān)系,所以非常適合推出Chiplet業(yè)務(wù)。我們有望成為推出第一批Chiplet商用產(chǎn)品的企業(yè),我們會不斷努力,助力Chiplet在智慧駕駛、AIGC等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化落地?!贝鱾ッ袢缡钦f。
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